基于色散移相器的高灵敏度紧凑型时域土壤湿度传感器用于复介电常数测量
系统与控制
2024-08-21 v1 系统与控制
摘要
本文提出了一种基于色散移相器（DPS）的时域透射法土壤湿度传感器（TDT-SMS），由加载了堆叠式4圈互补螺旋谐振器（S4-CSR）的指状电容组成。所提出传感器的土壤湿度测量技术基于DPS在时域中的复介电常数感知特性。土壤相对介电常数随其含水量变化，通过将DPS埋入土壤质量中并在114 MHz正弦波（单音）激励下改变其相位差来测量。DPS输出相位和幅度与参考信号进行比较，并通过相位/损耗检测器进行测量。所提出的传感器在最高体积含水量（VWC=30%）下对砂质土壤表现出优于±1.2%的精度。开发了精确的设计指南并进行了仿真以实现高灵敏度传感器。测量结果验证了理论分析和设计程序的正确性。凭借低剖面、低功耗和高灵敏度的优势，所提出的TDT-SMS是精准农业和物联网系统的好候选。
引用
@article{arxiv.2408.10462,
title = {High-Sensitivity and Compact Time-domain Soil Moisture Sensor Using Dispersive Phase Shifter for Complex Permittivity Measurement},
author = {Rasool Keshavarz and Negin Shariati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.10462},
year = {2024}
}